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生物质原料以来源广、价格低廉等优势越来越受欢迎。大豆作为最丰富的生物质原料之一,所制成的大豆蛋白胶粘剂在木材工业中的应用从二十世纪初就开始了,后来由于耐水性差、易腐朽等缺点逐步被合成树脂所取代。随着人们环保意识的增强,豆基木材胶粘剂再次成为研发热点。本研究通过对碱改性蛋白胶的基本性能分析,得出了豆胶的最佳解聚条件,并且与PUF树脂交联合成了豆基合成树脂胶粘剂(SPUF共混体系)。得出了如下结论:
豆胶性能分析:
1.用碱液热解处理的豆胶,热解温度、时间、加碱量、豆胶的固含等对其粘度有显著影响,较佳的热解工艺为,热解温度:90℃,热解时间:2 h,加碱量:8%(占豆粉干重),较适宜的固含为30%。
2.pH值对豆胶的粘度有显著影响,随着pH值的升高,豆胶粘度呈逐渐下降的趋势。当pH值达到13时,豆胶的粘度最低,这样有利于施胶操作。
3.碱液处理温度和时间对大豆蛋白水解度有一定的影响,随着处理温度的升高和处理时间的延长,蛋白水解度逐渐提高。当处理温度为90℃,处理时间为2 h时,蛋白质的水解度达到了45%。
4.通过L9(34)正交试验分析得出,豆胶胶合板热压的影响因子主次顺序为:温度>时间>施胶量>压力,最佳的热压工艺条件为温度:140℃,时间:60 s/mm,施胶量:340 g/㎡,压力:1.2 Mpa。
5.加碱量对胶合板的胶合强度有一定的影响,随着加碱量的增加,豆胶胶合板的胶合强度先减小后增大。豆胶胶合板具有较好的干状胶合强度,但耐水性有待进一步加强。
共混体系胶合性能分析:
1.当豆胶与PUF树脂液简单共混时,PUF的加入量要达到40%才能保证共混胶粘剂压制的胶合板性能达到国标规定的耐水性要求。
2.当豆粉作为添加剂加到PUF树脂中时,热解豆粉+PUF体系比原豆粉+PUF体系具有更低的粘度和更好的耐水性胶合强度。
3.SPUF聚合体系具有最好耐水性的条件是:摩尔比P:U:F=1:0.25:2.6,豆胶在加入尿素后的变性时间为0.5 h最佳。
4.通过木破分析得出,豆胶胶合板木破率为0%,纯PUF胶合板具有100%的木破率,而SPUF胶合板具有90%的木破率,说明豆胶的渗透性很差,而PUF和SPUF具有较好的渗透性。
5.通过成本和环保分析,SPUF共混体系胶粘剂比起PUF树脂更具成本优势,且产品环保性达到了国标E1级标准。
虽然本试验中的SPUF体系成本优势并不是十分明显,但豆粉属于生物质原料,随着时间的推移,豆基合成树脂将更具成本优势和环保优势。